خصائص الأداء وتقنيات الصيانة لمعدات المياه النقية الناتجة عن التناضح العكسي

1. مقدمة عن معدات المياه النقية بالتناضح العكسي

يمكن لتطبيق تقنية الفصل بالغشاء في معدات التناضح العكسي إزالة الشوارد المشحونة والمواد غير العضوية والجسيمات الغروية والبكتيريا والمواد العضوية من الماء بشكل فعّال، مما يجعل هذه المعدات الخيار المفضّل لإعداد المياه عالية النقاء، وتحلية المياه المالحة، وعمليات معالجة مياه الصرف.

1. تركيب نظام المعدات

يضم نظام معالجة المياه المنقاة بالتناضح العكسي، بشكل عام، نظام المعالجة المسبقة، وجهاز التناضح العكسي، ونظام المعالجة اللاحقة، ونظام التنظيف، ونظام التحكم الكهربائي.

يضم نظام المعالجة المسبقة عادةً مضخات المياه الخام، وأجهزة الجرعات، ومرشحات رمل الكوارتز، ومرشحات الكربون النشط، والمرشحات الدقيقة، وغيرها. وتتمثل وظيفته الرئيسية في خفض مؤشر التلوث في المياه الخام والشوائب الأخرى مثل الكلور المتبقي، وذلك للامتثال لشروط دخول نظام التناضح العكسي.

يتكوّن جهاز التناضح العكسي أساسًا من مضخات متعددة المراحل ذات ضغط عالٍ، وعناصر غشاء التناضح العكسي، وأغلفة الغشاء (أوعية الضغط)، والحوامل، وغيرها. وتتمثل وظيفته الرئيسية في إزالة الشوائب من المياه وجعل المخرج مطابقًا للاشتراطات الخاصة بالاستخدام.

يُعَدُّ نظام ما بعد المعالجة تكوينًا يُضاف عندما لا تستطيع عملية التناضح العكسي تلبية متطلبات المخرجات. ويشمل بشكل رئيسي جهازًا واحدًا أو أكثر، مثل سرير الأنيونات، وسرير الكاتيونات، والسرير المختلط، والتعقيم، والترشيح الفائق، وغيرها.

يتكوّن نظام التنظيف أساسًا من خزان مياه التنظيف، ومضخة مياه التنظيف، وفلتر دقيق. وعندما يُصاب نظام التناضح العكسي بالتلوث ولا تتماشى مؤشرات المخرج مع المتطلبات، يصبح من الضروري تنظيف هذا النظام لاستعادة كفاءته.

يُستخدم نظام التحكم الكهربائي للتحكم في التشغيل العادي لنظام التناضح العكسي بأكمله، ويشمل لوحة الأجهزة، ولوحة التحكم، ومختلف أنظمة الحماية الكهربائية، وخزانة التحكم الكهربائي، وغيرها.

2. ميزات التصميم

(1) يمكن تحقيق الترشيح العميق للمياه عن طريق زيادة الضغط عليها. وإلى جانب المرشحات العامة، تشمل معدات تنقية المياه بالتناضح العكسي أيضًا مرشحات دقيقة، ومرشحات الكربون المنشط الحبيبي، ومرشحات الكربون المنشط المضغوط. وتتميز المرشحات الدقيقة بوظائف ترشيح أدق من المرشحات العادية، مما يتيح لها فلترة الشوائب في المياه بشكل أفضل. وكما نعلم، يتمتع الكربون المنشط بقدرات جيدة على الامتزاز والترشيح بالنسبة للروائح والشوائب. وتستخدم معدات تنقية المياه بالتناضح العكسي مرشحين مزدوجين للكربون المنشط لتحقيق معالجة ترشيح عميقة للمياه الخام، بما يعزّز كفاءة الترشيح لدى المعدات. وفي الوقت نفسه، يُعَدّ تعزيز قدرة الترشيح عبر زيادة ضغط المياه ابتكارًا جديدًا أيضًا.

(2) يكمن جوهر معدات تنقية المياه بالتناضح العكسي في استخدام غشاء التناضح العكسي. إن غشاء التناضح العكسي هو نوع من أغشية الترشيح ذات حجم مسامي بالغ الصغر، مما يتيح تحقيق ترشيح فائق الدقة للمياه الخام وفصل الماء إلى شرائح ذات تركيزات عالية ومنخفضة. ويمكن إعادة تدوير المياه ذات التركيز الأعلى وإعادة استخدامها، في حين تُعدّ المياه ذات التركيز المنخفض مياهًا نقيةً قابلةً للاستخدام البشري.

3. تدفق العملية الرئيسية

(1) خزان المياه الخام

تخزين المياه الخام لتسوية الجزيئات الرسوبية الكبيرة والمواد الأخرى القابلة للترسيب في الماء، وفي الوقت نفسه تخفيف تأثير ضغط المياه غير المستقر في خط أنابيب المياه الأصلي على نظام معالجة المياه (مثل ردود الفعل الناتجة عن استشعار الضغط الناجمة عن انخفاض أو ارتفاع ضغط المياه).

(2) مضخة المياه الخام

ضغط إمداد مياه نظامي ثابت، وكمية إمداد مياه مستقرة.

(3) مرشح متعدد الوسائط

يتمثل الهدف الرئيسي من استخدام مرشح ذي طبقات ترشيح متعددة في إزالة المواد مثل الرواسب والصدأ والمواد الغروية والمواد الصلبة العالقة وغيرها من الجسيمات التي يزيد حجمها عن 20 ميكرومتر في المياه الخام. ويمكن استخدام التحكم اليدوي بالصمام أو جهاز تحكم آلي بالكامل لتنفيذ سلسلة من العمليات، مثل الغسيل العكسي والغسيل الأمامي، بما يضمن جودة المياه المنتجة بواسطة المعدات ويطيل عمرها التشغيلي.

(4) فلتر الكربون المنشط

يتبنّى النظام مرشحًا من الكربون المنشط المصنوع من قشور الفواكه، والذي لا يقتصر دوره على امتزاز أيونات الإلكتروليت فحسب، بل يقوم أيضًا بعملية الامتزاز عبر التبادل الأيوني. كما أن امتزاز الكربون المنشط يسهم في خفض متطلبات الأكسجين (COD) باستخدام برمنغنات البوتاسيوم من 15 ملغم/لتر (O2) إلى ما بين 2 و7 ملغم/لتر (O2). بالإضافة إلى ذلك، وبفضل تأثير الامتزاز، ترتفع تركيزات المواد الممتزة والمُعاد تشكيلها على السطح، مما يؤدي إلى أداء دور حفّاز، وبالتالي إزالة الصبغات والروائح وكميات كبيرة من المواد العضوية ذات الطبيعة البيوكيميائية، وتقليل قيمة الكلور المتبقي والملوثات المبيدات الحشرية في المياه، وكذلك إزالة الهاليدات الثلاثية (THM) وغيرها من الملوثات الموجودة في المياه. وفي الوقت نفسه، يتمتع الجهاز بنظام صيانة ذاتية وتكاليف تشغيل منخفضة.

(5) نظام تليين الأيونات

من أجل إذابة المواد الصلبة في المحلول المركز المُفرَغ واستخدام المياه العذبة، ينبغي لأجهزة التناضح العكسي استخدام أجهزة تليين الأيونات أو مثبطات الترسبات المناسبة لمنع التبلور والترسب على جانب الماء المركز، ولا سيما في جهاز التناضح العكسي، حيث يتجاوز التركيز ثابت ذوبانية التوازن، مما يؤدي إلى إلحاق الضرر بالخصائص الفنية السليمة لمكونات الغشاء، مثل سيليكا (SiO2) وتبلور الكبريتات.

(6) فلتر دقيق

من خلال استخدام مرشحات دقيقة لإزالة المواد الصلبة العالقة، والجسيمات غير المستقيمة، والغرويات، وغيرها من المواد المتبقية في المياه الواردة، يمكن للمرافق اللاحقة، مثل نظام التناضح العكسي، أن تعمل بدرجة أعلى من الأمان والموثوقية. ويتمثل عنصر المرشح في عنصر مرشح مُذاب بالنفخ بحجم مسام يبلغ 5 ميكرومتر، وهو مصمم لمنع دخول الشوائب التي يزيد حجمها عن 5 ميكرومتر إلى النظام، وذلك تفادياً لدخولها إلى جهاز التناضح العكسي وتلف سطح الغشاء، مما قد يؤدي إلى تدهور أداء إزالة الملوحة لدى الغشاء.

(7) نظام التناضح العكسي

جهاز التناضح العكسي هو عملية تستخدم ضغطًا كافيًا لفصل المذيب (عادةً الماء) من محلول ما عبر غشاء التناضح العكسي (أو غشاء شبه نافذ)، ويُسمَّى التناضح العكسي لأن هذه العملية عكس اتجاه الانتشار الطبيعي.

يمكن لطريقة التناضح العكسي أن تتكيف مع مختلف أنواع المياه الخام ذات الملوحة العالية، ولا سيما في مشاريع معالجة المياه ذات الملوحة المرتفعة، كما يمكنها تحقيق فوائد تقنية واقتصادية جيدة. إذ إن معدل إزالة الملوحة بواسطة التناضح العكسي يتحسن، ومعدل الاسترداد مرتفع، والتشغيل مستقر، ومساحة التثبيت صغيرة، والتشغيل بسيط. ولا تقتصر معدات التناضح العكسي على إزالة الملح فحسب، بل تقوم أيضاً بإزالة معظم البكتيريا والغرويات والمواد العضوية ذات الوزن الجزيئي العالي.
معدات التناضح العكسي

2- مهارات الصيانة لمعدات المياه النقية بالتناضح العكسي

1. التحكم الصارم في جودة المياه الواردة لضمان تشغيل الجهاز ضمن ظروف جودة مياه تلبي متطلبات مؤشرات جودة المياه الواردة. فإذا لم تكن جودة المياه الواردة مطابقة للمتطلبات، فقد يؤدي ذلك بسهولة إلى تلوث وانسداد غشاء التناضح العكسي، مما يسفر عن تعطل سريع لمواد الاستهلاك ويؤثر بشكل خطير على جودة المياه المنتجة.

2. يتم التحكم في إجمالي حجم مياه المدخل لعملية التناضح العكسي بواسطة صمام التحكم في مدخل نظام التناضح العكسي. وإذا لم يتغير حجم مياه المدخل، فلا يجوز تعديل صمام التحكم في مدخل نظام التناضح العكسي، ويُحظر تمامًا فتحه أو إغلاقه بالكامل. أما صمام التحكم في تصريف نظام التناضح العكسي فيُستخدم لضبط معدل استرداد النظام؛ فإذا لم يطرأ أي تغيير على معدل الاسترداد، فيجب عدم العبث بصمام التحكم في التركيز، كما يُحظر فتحه أو إغلاقه بالكامل.

3. لا يجوز إيقاف الجهاز عن العمل لفترة طويلة، ويجب تشغيله لمدة لا تقل عن ساعتين يوميًا. وإذا كان من المقرر إيقافه عن العمل لأكثر من 72 ساعة، فيجب استخدام جهاز تنظيف كيميائي لتعبئة المكوّنات بمحلول يحتوي على 1% من كبريتات هيدروجين الصوديوم و18% من الغليسيرول بهدف الحماية.

4. بعد كل إيقاف للجهاز، يجب شطف جهاز التناضح العكسي لمدة 10 دقائق عند ضغط مدخل المياه البالغ 0.4 ميجا باسكال.

5. ينبغي أن يُحدَّد ضغط التشغيل عند أدنى قيمة ممكنة، مع الالتزام بمتطلبات إنتاج المياه وجودتها، مما يسهم في تقليل تدهور تدفق الماء عبر الغشاء وتخفيض معدل استبدال الغشاء.

6. يتعيّن على المشغّل تسجيل معايير التشغيل كل ساعة، والتحقق من استعمال معدات المياه النقية وجودة المُصَرَّف.

المحتوى المسجَّل الرئيسي كما يلي:

(1) ماء المدخل:

قيمة الأس الهيدروجيني، التوصيل الكهربائي، الضغط، مؤشر استقرار المياه، درجة حرارة الماء.

(2) إنتاج المياه:

الموصلية، معدل التدفق، قيمة الأس الهيدروجيني؛

(3) الماء المركّز:

معدل التدفق، والضغط، وضغط المدخل لكل قسم.

7. عند حدوث إنذار بالضغط العالي والمنخفض في جهاز التناضح العكسي، يجب أولاً التحقق مما إذا كان فتح الصمام اليدوي بين مرشح الأمان ومضخة الضغط العالي ضيقاً جداً، ثم التحقق من سلامة صمام التحكم في مدخل جهاز التناضح العكسي وصمام تصريف التركيز، وبعد ذلك يتم الضغط على زر إعادة ضبط إنذار الضغط العالي والمنخفض لإعادة تشغيل معدات إنتاج المياه النقية.

8. ينبغي أن يُعتمد التحكم في درجة حرارة ماء المدخل على معدل الاستهلاك الفعلي للمياه، كما يجب اتخاذ الضغط الحرج (وهو قيمة الضغط التي ينخفض عندها معدل إزالة الملوحة انخفاضًا ملحوظًا) كدرجة حرارة لماء المدخل خلال هذه الفترة الزمنية، وهو ما لا يلبّي متطلبات إنتاج المياه وجودتها. ويمكن بذلك تقليل تناقص حجم المياه المارّة عبر الغشاء.